汽車零部件裝配過(guò)程擰緊工藝的應(yīng)用

1、 汽車零部件裝配過(guò)程擰緊工藝的應(yīng)用 摘要：隨著新能源的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，新能源汽車零部件的裝配至關(guān)重要，其中擰緊裝配是核心工藝之一。本文基于擰緊工藝的基礎(chǔ)原理（關(guān)鍵要素、控制方法、擰緊過(guò)程等等）、了解不同螺栓的性能指標(biāo)與選擇要求、在不斷發(fā)展創(chuàng)新的自動(dòng)電批及其控制器軟件的工控條件下，結(jié)合生產(chǎn)線的制造設(shè)備與制程控制等現(xiàn)場(chǎng)管理，最終做到不斷改善汽車零部件組裝生產(chǎn)中的擰緊質(zhì)量和生產(chǎn)力，不斷滿足甚至超越客戶的需求，從而讓企業(yè)在新能源行業(yè)堅(jiān)持生存并保持競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)鍵詞：擰緊、工藝、螺栓、電批、控制器緒論不同的行業(yè)對(duì)擰緊工藝過(guò)程的要求也不一樣，在汽車電子行業(yè)，汽車零部件的組裝過(guò)程絕大多數(shù)都應(yīng)用了擰緊鎖固裝配過(guò)程

2、，因汽車行業(yè)，安全永遠(yuǎn)排第一位，從而，在汽車零部件裝配過(guò)程，擰緊工藝的要求非常嚴(yán)格，無(wú)論是技術(shù)研發(fā)、還是生產(chǎn)過(guò)程，只有充分掌握了這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，才能在不斷發(fā)展的未來(lái)始終保持競(jìng)爭(zhēng)力，特別是新能源行業(yè)的崛起之際，擰緊工藝貫穿于零部件的精密裝配和整機(jī)的正規(guī)組裝。1. 擰緊基礎(chǔ)原理1. 影響夾緊力的因素1. 摩擦力，例如粗糙表面、低質(zhì)量螺紋、材料不合適。2. 不可靠的裝配技術(shù)，低精度或不合適的工具、低質(zhì)量的螺紋、工件精度不夠。3. 材料與裝配，設(shè)計(jì)缺陷、不合適的材料組合、不合適的裝配方法4. 溫度，不同的膨脹系數(shù)、不正確的螺栓尺寸聯(lián)接5. 錯(cuò)誤的擰緊系統(tǒng)，夾緊力過(guò)高或過(guò)低2. 摩擦力對(duì)夾緊力的影響扭矩

3、法擰緊時(shí)大約90%用于克服摩擦力，其中螺帽與連接件表面摩擦力占大約40%，螺紋摩擦力占大約50%，所以最終連接件之間的夾緊力在10%左右。3. 常用擰緊方法1. 扭矩控制 輔助角度監(jiān)控，優(yōu)點(diǎn)是容易測(cè)量、可發(fā)現(xiàn)連續(xù)缺陷、螺栓可重復(fù)使用，缺點(diǎn)是受原材料影響較大，容易出現(xiàn)浮釘（無(wú)或較低夾緊力）。通常應(yīng)用于輪子螺栓裝配、機(jī)油盤螺栓裝配。2. 屈服點(diǎn)控制 輔助扭矩/角度監(jiān)控，優(yōu)點(diǎn)是摩擦影響低、夾緊力變化小，缺點(diǎn)是螺栓無(wú)法重復(fù)使用、控制要求高。通常應(yīng)用于abs-裝配、輪轂螺栓裝配、飛輪盤裝配。3. 角度控制-輔助扭矩監(jiān)控，優(yōu)點(diǎn)是摩擦影響低、夾緊力變化小，缺點(diǎn)是螺栓不能重復(fù)使用、手動(dòng)擰緊偏差大。通常應(yīng)用于缸

4、蓋螺栓裝配、卡鉗螺栓裝配。4. 擰緊步驟通常使用的都是多步擰緊方法，1. 認(rèn)帽或者尋孔，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速慢、角度短、扭矩低，一般應(yīng)用于手動(dòng)擰緊或者螺栓抓?。ɑ蛭。┐怪倍热菀灼畹淖詣?dòng)擰緊工藝，使之進(jìn)入正常高速攻絲（旋入）階段之前，準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)孔內(nèi)。2. 攻絲或者旋入，正轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速快、角度長(zhǎng)、扭矩低，此階段可以終止于設(shè)置的角度值或扭矩值，過(guò)程以扭矩監(jiān)控。3. （可選）減速，（可選）擰松或回旋，（可選）接觸面或找斜率。2. 螺栓的選擇1. 螺紋的五個(gè)要素與種類牙型、直徑、線數(shù)、螺距和導(dǎo)程、旋向2. 螺栓標(biāo)識(shí)供應(yīng)商名+數(shù)字（比如8.8）+m（代表公制），8.8中第一個(gè)8代表最小抗拉強(qiáng)度，100*8=80

5、0 n/mm2，第二個(gè)8代表屈服強(qiáng)度與最小抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系，所以屈服強(qiáng)度為800*0.8=640 n/mm2。3. 螺帽的種類1. 根據(jù)應(yīng)用不同的扳手一般分為，內(nèi)六角、外六角、梅花（六花）、一字、十字；2. 根據(jù)尺寸從小到大分為，m1、m2m24；3. 根據(jù)頭部形狀有平頭與沉頭之分，平頭螺絲可在沉孔內(nèi)部，也可在外部，也可添加墊片，沉頭螺絲只會(huì)在沉孔內(nèi)部。汽車零部件裝配一般選擇平頭螺絲。綜上所述，汽車零部件裝配基于對(duì)連接件的夾緊力的要求，評(píng)估所需扭矩大小和產(chǎn)品外觀尺寸，裝配工藝和擰緊工藝的成熟度，從而決定選擇對(duì)應(yīng)抗拉、屈服性能的螺栓。3. 電批及控制器1. 普通電批與伺服電批1. 普通電批，成

6、本低 、重量輕，滿足于一般的工業(yè)擰緊需求。缺點(diǎn)是精度低、不可控、不穩(wěn)定。2. 伺服電批，伺服電機(jī)出力大、響應(yīng)快、速度高、慣量小、轉(zhuǎn)動(dòng)平滑、力矩穩(wěn)定、精度高，使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是成本高。2. 控制器專用于擰緊電批的精簡(jiǎn)版工控系統(tǒng)，可以存入擰緊程序、自帶或外接電腦軟件進(jìn)行擰緊程序編制和修改，擰緊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通訊數(shù)據(jù)傳輸接口，顯示屏（顯示扭矩、角度數(shù)值或運(yùn)行狀態(tài)），指示燈等等。不同電批廠商的電批性能和控制器功能（軟件功能）都不一樣，汽車零部件裝配工藝所需電批與控制器，一般考慮需滿足多步擰緊程序、扭矩/角度控制、精度高、力矩穩(wěn)定、效率高、軟件操作簡(jiǎn)易、通訊穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸方便、成本適中等因素，當(dāng)然，還需要考

7、慮是否與plc或上位機(jī)進(jìn)行通訊進(jìn)行中央或者遠(yuǎn)程監(jiān)控。4. 半自動(dòng)與自動(dòng)擰緊工藝、設(shè)備1. 半自動(dòng)擰緊，選擇合適的電批與控制器，將電批安裝在力臂上，手動(dòng)握住電批，通過(guò)力臂移動(dòng)電批并監(jiān)控x/y坐標(biāo)位置。優(yōu)點(diǎn)是成本低、靈活度高、設(shè)備故障率低，缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率不穩(wěn)定、擰緊過(guò)程受人為操作影響大（螺栓擰斜或多圈空轉(zhuǎn)）2. 自動(dòng)擰緊，一般為非標(biāo)設(shè)備，結(jié)合plc、軸（伺服控制或線性控制、機(jī)械手）、固定工裝、定位工裝（或影像定位）成為一套自動(dòng)化擰緊系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省勞動(dòng)力、生產(chǎn)節(jié)拍穩(wěn)定、擰緊工藝制程比較穩(wěn)定，缺點(diǎn)是設(shè)備故障率高、技術(shù)人員能力要求高、原材料（螺栓、連接件）一致性要求高。5. 擰緊異常分析與改善如下圖，擰緊停止點(diǎn)落在ok區(qū)域?yàn)檎?，落在其它區(qū)域說(shuō)明擰緊過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題。可能的原因如下所示，但不局限于此。圖6：擰緊結(jié)果分析對(duì)于不同的異常情況，采取不同的改善方法，比如，設(shè)備備件的更換、維護(hù)保養(yǎng)，擰緊程序的優(yōu)化，原材料尺寸、硬度、表面處理的改善等等。參考文獻(xiàn)：1. 李維榮，標(biāo)準(zhǔn)緊固件實(shí)用手冊(cè)(精裝)【s】，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.82. 熊艷麗，螺紋緊固